The GreenBuilding Energy Project

KlimaExpert

EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS

Dans l’Union Européenne les bâtiments absorbent la principale part de la consommation totale d’énergie (43%) et produisent près de 38% des émissions de gaz à effet de serre au cours de leur cycle de vie. Aujourd’hui construire GreenBuilding, plus encore qu’un choix de projet est une nécessité qui aura pour conséquence de réorganiser toute la filière du secteur des constructions vers une nouvelle façon d’opérer qui concernera toutes les parties prenantes (producteurs de matériaux et composants, concepteurs, entreprises de construction).

Les règlementations, élaborées ou en cours d’élaboration par l’Union Européenne (telles que le protocole de Kyoto, le Règlement sur les matériaux de construction et la nouvelle Directive n° 2010/31 sur l’efficacité énergétique des bâtiments), traduisent cet objectif en des prescriptions et des règles précises.L’innovation dans le cadre des processus, matériaux et solutions technologiques et de construction, représente donc un choix obligatoire aussi bien pour les nouvelles constructions que pour les édifices existants, à travers des solutions de projet et des interventions de rénovation énergétique dans un contexte plus général de durabilité du bâtiment.

Dans ce contexte Kerakoll a mis au point les systèmes innovants KlimaExpert qui améliorent considérablement l’efficacité énergétique des bâtiments avec des matériaux rigoureusement naturels qui laissent le mur respirer, en se présentant dans la thématique GreenBuilding comme support technique de référence pour les concepteurs et les constructeurs qui voient dans le défi de la «durabilité des bâtiments» une occasion d’améliorer les performances énergético-environnementales.

GreenBuilding Energy Projectas sustainable value.

Gian Luca SghedoniAdministrateur délégué KerakollThe GreenBuilding Company

4

La meilleure énergie c’est celle qu’on économise

Toutes les données concordent pour affirmer que la partie la plus importante, et pouvant être atteinte de façon réaliste, des résultats sur les économies d’énergie et les émissions de CO2 évitées correspondantes dépend de l’engagement en matière d’efficacité énergétique.Aujourd’hui déjà, avec les technologies actuellement disponibles, il est possible d’obtenir des hausses d’efficacité dans l’utilisation de l’énergie qui permettent d’améliorer l’impact sur l’environnement des activités humaines sans diminuer les standard de vie, et représentent une forte stimulation de progrès technologique pour le pays, grâce à une accélération dans le développement de nouvelles éco-technologies.

Pour comprendre le contexte général et cerner la situation actuelle en ce qui concerne la demande d’énergie et les émissions de gaz altérant le climat, il est bon de se référer aux projections de tendances de l’AIE (Agence Internationale de l’Énergie) contenues dans le World Energy Outlook 2008 (voir graphique ci-contre).Outre le scénario de référence sans interventions, le document propose deux scénarios caractérisés par des interventions de mitigation des émissions, visant à limiter la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère à 450 ppm et 550 ppm respectivement.

Quant au scénario le plus favorable, qui permettrait de se rapprocher des objectifs fixés par l’UE en matière de réduction des émissions, on s’aperçoit que la réduction totale en 2030, par rapport à l’évolution actuelle, peut être obtenue pour plus de 50% en augmentant l’efficacité énergétique.Le poids en pourcentage de ce secteur est le double de celui des énergies provenant de sources renouvelables, dont on parle davantage.

Parmi les différentes options, le potentiel le plus grand est obtenu dans le secteur du bâtiment du fait que les constructions, en particulier dans le domaine résidentiel, ont un impact profond sur l’environnement et représentent une partie du problème, mais également une partie de la solution.

Le Projet Énergie de Kerakoll ouvre une nouvelle voie dans la défense du climat et la protection de l’environnement. Un projet qui permet de mesurer les performances énergétiques des maçonneries pour mettre en œuvre immédiatement et de façon consciente les fondements prévus dans la philosophie GreenBuilding.

Émissions de gaz à effet de serre et scénarios de développement durable

20

25

30

35

40

45

2005 2010 2015 2020 2025 2030

Nucléaire

CCS

Renouvelables et biocarburants

Efficacité énergétique

Évolution actuelle

Limitation de la concentration à 550 ppm

Émis

sion

s des

gaz

à e

ffet

de

serr

e (g

igato

nnes

)

Limitation de la concentration à 450 ppm

9%34%

23%

54%

550Scénario

de politique

450Scénario

de politique

Source: AIE, World Energy Outlook 2008

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AtmosPhère: Une coUvertUre de Protection qUi est en trAin de devenir troP LoUrde

L’atmosphère terrestre contient des gaz comme le CO2, le méthane, la vapeur d’eau et d’autres gaz dans des pourcentages inférieurs qui capturent les radiations provenant du soleil en empêchant ainsi leur dispersion dans l’espace extérieur. La non-dispersion de la chaleur permet à la terre de maintenir une température moyenne globale de 15 °C. Ce phénomène, effet de serre naturel, est fondamental pour la vie sur la planète qui en l’absence d’atmosphère aurait une température moyenne de -18 °C.Les activités humaines surtout celles liées à l’utilisation de combustibles fossiles, ont augmenté la concentration de gaz comme le CO2 et le CH4, et ainsi le nouvel effet de serre d’origine anthropique est en train d’augmenter la température moyenne de la planète en provoquant des changements climatiques souvent ravageurs.

autres

Gaz responsables de l’effet de serre naturel

Gaz responsables de l’effet de serre anthropique

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Le bâtiment au cœur des problèmes de durabilitéLe bâtiment est aujourd’hui au cœur des problèmes de durabilité au niveau mondial car les constructions ont un impact profond sur l’environnement: les émissions mondiales de dioxyde de carbone sont en hausse et dans les régions industrielles et le seul secteur du bâtiment résidentiel et commercial est responsable de 40% de ces émissions, un chiffre supérieur à celui du secteur des transports et de l’industrie.

Ces considérations portent à penser qu’il est plus que jamais important d’intervenir pour construire des bâtiments à efficacité énergétique élevée et transformer ceux existants, extrêmement gourmands en énergie, en bâtiments plus vertueux. Les principaux domaines de développement sur lesquels il est nécessaire d’intervenir sont: • L’enveloppe du bâtiment (isolation des structures

extérieures qui délimitent l’édifice)• Les installations de climatisation (installations à

haut rendement et utilisation de combustibles plus propres)

• L’utilisation d’énergies renouvelables

Pour le secteur résidentiel, celui ayant l’impact majeur en termes de consommations d’énergie et d’émissions de gaz à effet de serre, les mesures d’amélioration de l’efficacité énergétique proposées par le Plan d’Action pour l’efficacité Énergétique, prolongée jusqu’en 2020, du ministère du développement Économique se réfèrent à deux catégories d’intervention: les bâtiments et les appareils.Les interventions prévues par le plan prennent en compte huit règles pour rendre la maison efficace:a. Le remplacement de l‘électroménager par des appareils plus

efficacesb. Le remplacement des ampoules à incandescence par celles à

fluorescencec. Le remplacement des chauffe-eaux électriques inefficacesd. L’emploi de climatiseurs efficacese. La réduction des consommations en veillef. Le remplacement des vitrages simples par des doubles

vitragesg. L’isolation des surfaces opaques des bâtiments (avant 1980)h. L’emploi d’installations de chauffage plus efficaces

Comme le montrent clairement les valeurs exprimées dans le graphique, l’isolation des murs (g) et l’emploi d’installations à efficacité élevée (h) sont les rubriques les plus efficaces.La conception soignée de l’enveloppe du bâtiment associée à l’utilisation d’installations de dernière génération est fondamentale pour garantir une efficacité élevée et l’éco-compatibilité environnementale du bâtiment.

contribution des options d’efficacité énergétique dans les utilisations finales en italie

Transports (technologies)

Tertiaire

Industrie

Résidentiel

Autres options technologiques (sources renouvelables, photovoltaïque, CCS, etc.)

Utilisation rationnelle de l’énergie

interventions d’efficacité énergétique

46,2%

14,7%

10,8%

9,7%

11,0%

42,2%

11,6%

Réduction des émissions de CO2

Source: ENEA

Économies d’énergie électrique en 2020 (ktep/an)

Économies provenant d’autres sources en 2020 (ktep/an)

Plan d’Action pour l’Efficacité Énergétique en 2020 – ENEA et ERSE – Ministère du Développement Économique.

a b c d e f g h

400

0

800

1200

1600

2000

2400

2800

3200

3600

4000

759542

606

115

630

1643

117

3655

7

8

Attaque Fongique

TE S T É

RAPPORTD’ESSAI

F+ fongistatiqueRapports d’essai

N. ESE Santé 2009 112/113/135/136/137/138

Attaque Bactérienne

TE S T É

RAPPORTD’ESSAI

B+ bactériostatiqueRapports d’essai

N. ESE Santé 2009 102/103/104/105/106/107

Faible consommation d’énergie, grand confort et bien-être dans le logementconfort thermique (chaud/froid)Le confort environnemental est la condition particulière de bien-être qui est en grande partie déterminée par la température et l’humidité de l’air à l’intérieur d’une pièce.Le confort environnemental s’identifie avec le bien-être psychophysique des personnes qui vivent à l’intérieur des différentes pièces dans lesquelles se déroule habituellement la vie quotidienne. Cette sensation dépend des conditions ambiantes qui peuvent être planifiées par le concepteur et le thermicien installateur. Tout cela peut être réalisé au moyen d’une conception consciente du bâtiment et d’un choix correct des matériaux de construction qui doivent isoler thermiquement, être naturels, ouverts à la transmission de vapeur et éco-compatibles.

Le mur doit respirer, il doit être chaud et secUn «système mur» réalisé avec des matériaux de construction peu ouverts à la transmission de vapeur provoque la formation de condensations superficielles et interstitielles qui déclenchent facilement la naissance de moisissures, champignons et bactéries.Une maçonnerie réalisée avec des matériaux caractérisés par une bonne transpiration et avec une faible conductibilité thermique permet un échange continu d’air et de vapeur entre l’intérieur et l’extérieur, en maintenant le mur sec et chaud, en garantissant ainsi des environnements plus sains et confortables.Les études scientifiques ont prouvé que les «maisons qui ne respirent pas» sont potentiellement nocives pour la santé de l’homme.Les murs périmétriques d’un bâtiment doivent être des régulateurs naturels de l’inertie thermique de l’humidité ambiante: cela ne peut se produire qu’en employant des matériaux qui permettent la transmission de vapeur et isolants.

Le mur sain, naturellement antibactérienLa recherche visant à tester et à garantir l’action antibactérienne naturelle de la chaux hydraulique naturelle pure NHL a été effectuée par les laboratoires Kerakoll en collaboration avec l’institut français CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment), laboratoire de microbiologie du Département Énergie-Santé-Environnement – Division Santé, ayant son siège à Marne-la-Vallée, Paris. Selon le protocole suivi par le CSTB les enduits, les ragréages et les finitions colorées en chaux et aux silicates de la ligne Bio Kerakoll ont été classés:

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Avec BiocALce® Le mUr resPire

Il a été scientifiquement prouvé que les systèmes d’enduit et de décoration de la ligne Bio de Kerakoll (Biocalce®) représentent un véritable poumon hygrométrique qui améliore la vivibilité à l’intérieur des habitations. En effet, les polluants et l’humidité interne sont capturés par la porosité élevée des enduits Biocalce® et véhiculés de manière rapide et continue par capillarité vers l’extérieur. Ce cycle de diffusion garantit des environnements sains, avec un équilibre hygrométrique parfait et avec une meilleure qualité de l’air à l’intérieur aidant ainsi les personnes à mieux vivre.

Les tests scientifiques pour mesurer la réduction de l’humidité et des polluants à l’intérieur des bâtiments ont été effectués au Centre Commun de Recherches de la Commission Européenne Jrc – Ispra (VA) où, grâce au projet Indoortron, on a mesuré l’exceptionnelle transpiration de la chaux naturelle pure NHL de la ligne BIO Kerakoll qui améliore la qualité de l’air à l’intérieur.

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Klima Room: le seul test réel d’efficacité énergétique

La chambre chaude avec thermofluxmètre Klima Room a été mise au point en collaboration avec le Département d’Ingénierie Mécanique et Civile de la faculté d’ingénierie de l’Université de Modène et Reggio d’Émilie (EElab, Energy Efficiency Laboratory) et c’est la première chambre chaude avec thermofluxmètre construite en Italie en respectant les prescriptions réglementaires EN 1934:1998.

Avec Klima Room il est possible d’effectuer la mesure expérimentale de la résistance thermique Rmur des murs en maçonnerie à l’échelle réelle et donc de déterminer la transmittance thermique U.

Les avantages de la mesure expérimentale pouvant être obtenus avec Klima Room sont uniques et sans égal par rapport à d’autres méthodes. En effet la précision, la fiabilité et la répétabilité de l’essai font du test avec Klima room la meilleure méthode pour l’évaluation réelle de la résistance thermique et donc de la consommation d’énergie relative à une séparation verticale.

ceLLULe chAUdePLAqUes ÉLectriqUes chAUFFAntes• réglage Pid• distribution homogène verticale de la température• Uniformité et vitesse de l’air

ceLLULe FroideinstALLAtion à cycLe FriGoriFiqUe• installation à cycle frigorifique• Paroi de déviation du flux pour uniformiser les vitesses• masses thermiques stabilisatrices de température

Dimensions extérieures 3x7x3 m ca.

Capteurs de température 64 thermorésistances au platinePt 100c thermorésistances par contactPt 100a thermorésistances air libre

Capteurs de densité de flux thermique

9 plaques (25x25 cm)HP 25 thermofluxmètres à plaqueZone sensible plaque: 18x18 cm

Anémomètre Sonde à fil chaud

Capteurs d’humidité relative 2 sondes avec champ de mesure 5 - 98%

Caméra thermique à infrarouges

IR TAC - Capteur FPA, 320 (H) x 240 (V) pixel

Acquisition des données Système matériel PXI à multimètre numérique

Logiciel Algorithme basé sur la méthode des moyennes progressives

données techniques

11

GreenLab

ceLLULe

Froide

Tenv= -5 °C

ceLLULe

chAUde

Tenv= +20 °C

Capteurs de température côté froid: Température superficielle Tsup,f [K]

Capteurs de température côté chaud: Température superficielle Tsup,c [K]

Plaques fluxmétriques: Densité du flux thermique à travers le mur q [W/m2]

mesUre de LA rÉsistAnce thermiqUe dAns Le mUr verticAL oPAqUe

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Klima Room: le mur n’a plus de secrets pour nous

Le processus d’essai a besoin de conditions stationnaires et monodimensionnelles: choix, dimensionnement et mise au point des installations de climatisation des cellules sont donc fondamentaux.

• Conditions constantes et uniformes de température de l’air dans les deux cellules durant l’essai (+/- 0,5 °C)

• Températures superficielles sur les faces de l’échantillon constantes et uniformes

• Flux de chaleur principalement perpendiculaire à l’échantillon dans la zone de mesure Q1

• Minimisation des flux thermiques de déséquilibre Q2 de la zone centrale de mesure aux zones périphériques de l’échantillon (Q2< 4% de Q1) et latérale Q5 des bords de l’échantillon (Q5 < 1% de Q1)

Le mur vertical opaque (échantillon) de 250x250 cm est préparé et séché dans des conditions d’humidité relative et de température contrôlées pour garantir un niveau défini et répétable.

Les dimensions de projet des échantillons respectent les prescriptions réglementaires et permettent de minimiser les variations.Le système de mesure est composé par 77 capteurs en total, avec des précisions dans les limites fixées par la norme, qui sont positionnés et espacés afin de déterminer une zone de mesure et une zone de protection.L’acquisition et la gestion des données au moyen d’un système matériel PXI avec multimètre numérique et logiciel LabVIEW à haut degré de personnalisation garantit la meilleure flexibilité dans la gestion des essais, la supervision des délais de mise à régime et la création de rapports ad hoc répondant aux critères réglementaires.

Les avantages du test d’efficacité énergétique effectué avec Klima room

Avantages par rapport à l’évaluation théorique• Attention aux effets agissant en parallèle, à savoir au

comportement thermique différent des matériaux• Évaluation du comportement effectif du mur en termes

d’humidité contenue et de pose• Vérification des conductivités thermiques déclarées

Avantages par rapport à l’évaluation expérimentale en place• Réduction des délais d’essai de quelques jours à 8 heures• Élimination des cycles jour-nuit et donc rapprochement

des conditions stationnaires requises• Diminution de l’incertitude sur les résultats obtenus

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cAmÉrA thermiqUe à inFrAroUGes AnALyse qUALitAtive de LA mAçonnerie

• Inspection préliminaire des échantillons visant à déterminer les éventuelles anomalies qui pourraient fausser la mesure

• Contrôle de l’homogénéité de la distribution de température sur la surface de l’échantillon

• Supervision en continu de l’essai

GreenLab

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KlimaExpert: les seuls testés et conçus avec Klima Room

La norme européenne sur l’efficacité énergétique des bâtiments a pour objectif de sensibiliser tous les acteurs du processus de construction, et en particulier l’utilisateur final, sur les problématiques énergético-environnementales et d’introduire le paramètre de l’efficacité énergétique comme valeur du marché du bâtiment. Une maison consommant moins d’énergie a non seulement des frais de gestion plus bas mais elle est également plus respectueuse de l’environnement.

Une évaluation sérieuse et crédible sur les matériaux qui composent la stratigraphie des murs qui délimitent

l’enveloppe du bâtiment est le point de départ indispensable pour une procédure correcte de certification. Le comportement thermique en oeuvre des matériaux de construction peut différer et non peu de ce que l’on pourrait attendre du calcul théorique. La confirmation expérimentale sur les valeurs de résistance thermique des différentes surfaces de

l’enveloppe pouvant être obtenue, avec l’utilisation de Klima Room, représente une garantie en ce qui concerne la procédure correcte de certification énergétique du bâtiment.

tous les systèmes Klimaexpert ont été mis au point à l’aide de Klima room. Le but est de fournir des données objectives provenant d’essais expérimentaux pouvant être répétés afin d’obtenir des résultats précis et sérieux dans l’évaluation de la transmittance thermique des murs actuels.

1 2 3 4EPS LiègeXPS Gaufré Laine de Bois

Minéralisée

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Exemple de labels des systèmes KlimaExpert (reportés dans les fiches)

5 6 7 8

Épaisseur panneau

[cm]

Énergie dispersée

[kWh/(m2 an)]

Énergie économisée

[kWh/(m2 an)]

Économies[€/

(m2 an)]

Émissions économisées

[kg CO2 /(m2 an)]

Économies%

Flux de vapeur**

[g/(m2 jour)]

Valeurs indicatives d’efficacité acoustique

Mur non isolé* 164 -

M

- - - 6,50 -D

G

5 47 117M 8,8 23,4

71 3,40D 11,2 31,0G 17,6 27,4

8 33 131M 9,9 26,2

80 2,65D 12,6 34,7G 19,7 30,7

12 24 140M 10,6 28,0

85 2,04 D 13,5 37,1G 21,0 32,8

Energy Dispersi

on

EmissionSaving SavingVapor Flow

Sound InsulationEnergy Saving

* Mur typique dans le panorama des bâtiments existants. Résistance thermique R = 0,5 m2 K/W.

** Flux de chaleur et vapeur considérés comme stationnaires et monodimensionnels. Température extérieure de calcul de -5 °C, H.R. extérieure de calcul de 90%. Température intérieure de calcul de +20 °C, H.R. intérieure de calcul de 65%. Finition à l’intérieur KERADECOR ECO PAINT, finition à l’extérieur KERAKOVER ECO ACRILEX 1.2

Le tableau se réfère au m2 de mur vertical opaque

Méthane Gas-oil GPLM D G

1 2 3 4 5 6 7Légende

Énergie dispersée à travers le mur opaque vertical

Énergie économisée grâce à la réalisation du système KlimaExpert

Économies pouvant être obtenues

Émissions de CO2 évitées

Pourcentage d’économies énergétiques, environnementales et en matière de coûts

Flux de vapeur à travers le mur vertical opaque dans des conditions stationnaires et monodimensionnelles

Évaluation qualitative du comportement acoustique

1

4

2

5

3

6

7

Fiches techniques Klimaexpert8 systèmes innovants pour améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments

en utilisant des matériaux rigoureusement éco-compatibles et naturels

Fibre de Bois

Laine de Roche

Laine de Verre

Biocalce®

Termointonaco

MKT

-TEC

cod

e 20

11 -

II -

FR

www.kerakoll.comKerAKoLL spa - via dell’Artigianato, 9 - 41049 Sassuolo (MO) Italia

Tel +39 0536 816 511 Fax +39 0536 816 581 e-mail: info@kerakoll.com

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